Quotidien des Usines

Le co2 supercritique entre dans l'atelier de peinture

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Le gaz carbonique, dans son état supercritique, peut avoir d'autres applications que la décaféination. Il dilue aussi "proprement" la peinture et devient un bon agent de dégraissage de surfaces. Une nouvelle ère s'ouvre, bien au-delà du secteur agroalimentaire.





C'est le solvant idéal, abondant, non toxique, peu coûteux et inerte. Le dioxyde de carbone supercritique a déjà séduit l'industrie agroalimentaire. Par exemple pour décaféiner le café ou extraire du houblon le principe actif qui donne du goût à la bière. Voilà qu'il s'introduit maintenant dans des activités grandes consommatrices de solvants: la peinture, les traitements de surface.

Premiers utilisateurs, les Américains et les Italiens

Pionnier sur ce terrain encore à peine défriché: Union Carbide, avec son procédé Unicarb, dans lequel le gaz carbonique supercritique remplace une grande partie des solvants organiques volatils utilisés habituellement pour diluer la peinture. "A ce jour, on compte plus de vingt-cinq installations industrielles Unicarb dans le monde", précise Badr Moudden, responsable du marché européen pour le système Unicarb chez Union Carbide. La majorité d'entre elles sont aux Etats-Unis. Les applications vont du dépôt de vernis nitrocellulosique sur des chaises et des tables en bois, chez Pensylvannia House, à la pulvérisation d'un vernis sur la calandre de la Lincoln MarkVIII, chez Textron. "Notre plus belle réalisation dans l'industrie de l'automobile date de l'été dernier. Il s'agit de l'application d'un promoteur d'adhérence sur des boucliers en polypropylène chez Ford" commente BadrMoudden. Aux Etats-Unis toujours, Ekco Housewares utilise le CO2 supercritique pour pulvériser un revêtement anti-adhésif à base de silicone sur des moules à gâteau."Nous sommes les seuls à utiliser le procédé dans ce domaine", révèle Paul Pag, le directeur de l'usine, installée près de Cleveland, dans l'Ohio. Principale motivation des Américains dans leur choix du CO2 supercritique: l'obligation de limiter les rejets de solvants organiques volatils. Ekco Housewares, par exemple, a réduit ses émissions de 89%. Les mêmes raisons prévalent en Italie, où se trouvent les seules installations actuellement en service en Europe: à Modène, près de Bologne, et à Jesi, près de Venise, pour la mise en peinture de châssis, cabines et composants de carrosseries de tracteurs. Elles appartiennent au même groupe, New Holland. Pourquoi en Italie? "Les réglementations locales sur les émissions de solvants y sont plus astreignantes qu'ailleurs", explique Sylvain Douailly, technico-commercial chez Nordson France, un fabricant de matériels de pulvérisation qui possède une licence d'exploitation sur le système Unicarb. "Le CO2 supercritique a réduit les émissions de solvants de 60% en cabine et de 10 à 20% en four, indique Frederico Corradini, le responsable du développement du procédé chez New Holland. Et nous avons obtenu un revêtement de meilleure qualité." De fait, chez Union Carbide, on vante les caractéristiques d'atomisation du système. La pulvérisation est uniforme du centre vers la périphérie du jet de peinture, et ce dernier présenterait moins de fines particules qui se perdent dans le brouillard de peinture et moins de grosses particules qui donnent un aspect de peau d'orange à la pièce peinte. Mais, "dans le reste de l'Europe, les arguments écologiques n'arrivent qu'en troisième position chez les industriels qui envisagent d'utiliser le procédé. Ce sont surtout les critères techniques et économiques qui prévalent", ajoute Badr Moudden, d'Union Carbide. En France, il n'existe encore aucune application industrielle. Mais des essais ont été réalisés ou sont en cours. Les secteurs prospectés? L'automobile, le B-TP, les fabricants de gros engins de chantier et d'autres gros véhicules industriels, le domaine du bois et de l'ameublement, qui sont tous de gros consommateurs de peinture, de vernis et autres revêtements. Mais, "pour amortir l'équipement, il faut que l'utilisateur pulvérise au moins 4 à 5tonnes par mois de produits traditionnels de revêtement", indique Christophe Laignel, le responsable développement d'Unicarb chez le formulateur lyonnais Vérilac, qui possède une licence d'exploitation du procédé pour les produits monocomposants et bicomposants à base de polyuréthanne. "Une station clés en main de pulvérisation manuelle Unicarb coûte entre 800000 francs et 1 million de francs", indique Sylvain Douailly, de Nordson France. Celle-ci comprend le réseau de distribution du gaz carbonique, le système de dosage et de mélange de la peinture et du CO2, l'équipement de compression et d'échange de chaleur. Un investissement lourd, mais, s'empresse de préciser Sylvain Douailly, "contrairement aux voies "alternatives" de peintures à l'eau ou en poudre, le client ne change que le process d'application. Il conserve donc le convoyeur, la cabine et éventuellement le four". Eurotech-Manducher a réalisé récemment des essais sur son site de Pouancé (Maine-et-Loire), et Citroèn devrait faire la même chose dès la fin du mois prochain dans son usine de Rennes. Participent à ces essais le formulateur Blancomme-Soudée, le fabricant de matériel de pulvérisation Nordson et Union Carbide. Le but, pour l'équipementier et le constructeur d'automobiles, est de supprimer une étape d'application d'un apprêt sur des hayons de Citroèn AX, ZX et Xantia en BMC, un plastique polyester renforcé de fibres de verre, tout en pulvérisant la couche précédente sur une plus grande épaisseur, sans coulure ni piqûre. Chez Eurotech-Manducher, les essais n'ont pas débouché sur une application industrielle. Mais l'équipementier envisage de tester la technique sur d'autres pièces et avec d'autres objectifs. Pour Francis Facon, responsable de la recherche de nouveaux procédés de décoration et d'assemblage, la pulvérisation par le CO2 supercritique appliquée aux hayons est satisfaisante, mais le gain économique n'est pas encore suffisant. "De plus, il reste encore du travail à faire pour adapter parfaitement les formulations au procédé, car les formulateurs qui possèdent la licence d'exploitation ne sont pas nos fournisseurs habituels", ajoute-t-il. Chez Blancomme-Soudée, Alain Champigny, responsable des développements sur le plastique, préfère parler de réadaptation plutôt que de reformulation de la peinture ou du vernis. "La "carcasse" de base restera la même. En revanche, le mélange présentera une quantité réduite de solvant, autrement dit un plus haut extrait sec." Mais, de son côté, Christophe Laignel, chez Vérilac, n'exclut pas d'utiliser d'autres résines et d'autres pigments si l'on envisage d'aller encore plus loin dans la réduction des solvants organiques.

Des avancées dans le nettoyage des pièces

On cherche aussi à utiliser le pouvoir solvant du CO2 supercritique pour le dégraissage des surfaces. Ainsi, la société américaine Autoclave Engineers propose des appareils pour le nettoyage de composants électriques et électroniques, d'appareils optiques, de pièces de mécanique générale ou de mécanique de précision, de prothèses et encore d'instruments médicaux, etc. Bref, toutes les pièces présentant aussi bien des trous borgnes ou des crevasses profondes que des surfaces complexes. En 1994, l'entreprise a fourni à AT&T un équipement pour nettoyer au gaz carbonique supercritique des fibres optiques. Avant qu'ils ne soient étirés en fibres, les propriétés optiques des longs barreaux de silice sont contrôlées par un scanner. Au cours de cette opération, on applique une fine couche d'huile légère, d'adaptation d'indice, sur le barreau. C'est cette huile qui doit être complètement éliminée avant l'étape d'étirement et de gravure à l'acide. "En Europe, on s'y est pris trop tôt, avoue Emmanuel Leclerc, directeur européen des ventes chez Autoclave Engineers.Le marché n'est pas prêt. Les contraintes environnementales ne sont pas encore assez astreignantes, et l'investissement est encore trop lourd. Mais la tendance devrait s'inverser d'ici à 1997." ,

avec et Laurance N'Kaoua



Des propriétés surprenantes

Les fluides supercritiques, somme toute ordinaires, peuvent présenter soudain des propriétés tout à fait extraordinaires. Dans un état intermédiaire entre l'état liquide et l'état gazeux, ils acquièrent un grand pouvoir de dissolution vis-à-vis de certains composés. Pour ce faire, il suffit de les comprimer et de les réchauffer au-delà d'une certaine pression et d'une certaine température qui leur sont propres. En jouant sur ces paramètres physiques, on module finement leur pouvoir solvant et l'on sépare précisément les substances d'un mélange. Et tout cela proprement, sans aucune trace résiduelle de ces solvants organiques qui sont dans le collimateur des législations environnementales! C'est le gaz carbonique qui est le plus souvent utilisé pour extraire, pulvériser ou nettoyer. Il atteint l'état supercritique à une température quasi ambiante de 31°C et à une pression de 73 bars. Et l'on s'intéresse à l'eau supercritique pour consumer les déchets. A l'état supercritique, l'eau devient feu !



Un autre secteur d'applications inattendu

Le gaz carbonique, dans son état super-critique, sert à "nettoyer" les os de bovins qui constitueront des greffons exempts d'agents infectieux et viraux. Il permet en particulier de dissoudre les graisses, qui représentent la moitié de la masse initiale de l'os. "Dans cet état, le dioxyde de carbone imprègne mieux la structure spongieuse et grasse de l'os que les solvants chlorés liquides traditionnellement utilisés. Solvants organiques qui sont d'autre part toxiques", explique Jacques Fages, responsable des recherches en biotechnologie dans l'entreprise toulousaine Bioland (22 millions de francs de chiffre d'affaires, près de 70 salariés). En revanche, le CO2 supercritique montre ses limites dans l'élimination de la partie protéinique, étape suivante du nettoyage de l'os réalisée avec un solvant liquide. "Le traitement au dioxyde de carbone rend plus facile cette opération", précise cependant Jacques Fages.

USINE NOUVELLE N°2533

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